控轧控冷技术在钢材生产中的应用

控轧控冷技术在钢材生产中的应用

马明珍

（辽宁科技大学，材料成型及控制工程）

[摘要]：钢材生产的控制轧制、控制冷却及其相结合的TMCP 技术是改善组织和力学性能的重要手段。控制轧制用于控制奥氏体晶粒大小和形态,控制冷却用于控制相变组织类型，促进了细化晶粒和相变强化。本文简述了控制轧制和控制冷却在管线材成产、中厚板生产、棒线材生产中的应用。分析了目前国内TMCP的现状以及发展前景及趋势。

[关键词]：控制轧制；控制冷却；组织；管线材；中厚板；棒线材

Application of controlled rolling and controlled cooling in steel production

（Institute of equipment manufacturing of Liaoning Technology School,Yingkou,1233010109）

Abstract：Medium plate production of controlled rolling and controlled cooling and TMCP of combining technology is important means to improve organization and mechanical properties. Control is used to control the austenite grain size and shape of rolling, controlled cooling is used to control the phase transition of tissue types, promoted the refine the grain size and phase transformation strengthening. This article has summarized the controlled rolling and controlled cooling in the plate to produce, the application of the wire rod, tube, wire production. Analysis of the current domestic status quo and the development prospect and trend of TMCP.

Key Words: Controlled rolling; Controlled cooling; Organization; The thick plate; Tube wire; Rod wire

1．引言：21世纪80年代以来，高速线材的轧制速度己突破100m/s,由于轧制速度的提高，导致轧件的温升增加，使终轧温度高于1000℃，线材成品表面的氧化铁皮增多、晶粒粗大、钢材的显微组织和机械性能极不均匀。控制轧制中水冷和轧后的散卷冷却，以便得到组织性能良好的线材;保证轧件的轧制温度，控冷控轧就显得至关重要，因此，合适的控轧控冷参数是轧制生产线水平高低的重要标志之一而此时仅仅依靠传统的控制轧制技术远远不够。于是在奥氏体控制轧制的基础上, 还需要控制冷却速度来控制相变本身, 于是开始了真正意义的控轧控冷技术的应用。控制轧制可以在道次间控制冷却还可以减少待温时间，提高轧机小时产量。在道次间采用控制冷却，可以精确地控制

终轧温度，减少轧件停下来等待降温的时间。利用轧后钢材余热，给予一定的冷却速度控制其相变过程，从而可以取代轧后正火处理和淬火加回火处理，节省了二次加热的能耗，减少了工序，缩短了生产周期，从而降低了生产成本。

2.控制轧制和控制冷却概念及其分类：

2.1控制轧制：控制轧制是在有目的地控制工艺参数的条件下，在奥氏体相区或在奥氏体与铁素体两相区进行轧制，然后空冷或控制冷却速度以得到理想组织的轧制工艺，即对从轧前的加热到最终轧制道次结束为止的整个轧制过程实行最佳控制，以使钢材获得预期良好性能的轧制方法。通过充分细化晶粒和获得均匀分布的第二相组织来控制轧制以提高钢的综合性能。根据热轧过程中变形奥氏体的再结晶状态和相变机制不同，可将控制轧制分为再结晶区控轧、未再结晶区控轧、两相区控轧。[1]

2.2控制冷却：控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。由于热轧变形的作用，促使变形奥氏体向铁素体转变温度的提高，相变后的铁素体晶粒容易长大，造成力学性能降低。为了细化铁素体晶粒，减小珠光体片层间距，阻止碳化物在高温下析出，以提高析出强化效果而采用控制冷却工艺。

2.3 TMCP：控制轧制和控制冷却技术结合起来，能够进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量和碳含量，节约贵重的合金元素，降低生产成本。

3．控轧控冷在钢材生产中的应用：

3.1控轧控冷在管线钢生产中的应用：

对管线钢采用控制轧制工艺，分别在奥氏体再结晶区和未再结晶区轧制，奥氏体再结晶百分数随着变形量的增大及变形温度的升高而增加。当变形量一定时，随着变形温度的升高，奥氏体再结晶百分数显著增加。当变形温度一定时，随着变形量的增大，奥氏体再结晶百分数增加趋势较平缓。在奥氏体再结晶区轧制时，奥氏体经过多次静态再结晶而细化。但是,由于轧制温度较高，随着道次间隔时间的延长, 再结晶奥氏体晶粒会长大，因此,第Ⅰ阶段轧制开轧温度不能过高。在奥氏体再结晶区轧制细化晶粒的作用是有限的,为了得到更细的晶粒, 还要在奥氏体未再结晶区轧制以及轧后加速冷却。[2]

在管线钢控制轧制和控制冷却的诸多工艺参数中,冷却速率和终冷温度至为重要。随着高强度管线钢的开发,高的冷却速率和低的终冷温度已成为管线钢控制冷却中的关键技术。

3.1.1高的冷却速率和低的终冷温度的主要作用表现在：

通过高的冷却速率和低的终冷温度的实施,可使管线钢获得细小的针状铁素体或贝氏体组织,从而达到高强韧的目的。冷却速率和终冷温度对管线钢强韧性的影响可以看出,随着冷却速率的提高和终冷温度的降低,可提高管线钢的强韧特性。

在加速冷却中较高的冷却速率不仅有利于通过相变强化获得高强度,而且有利于通过细化相变的显微组织获得高韧性,因而可采用合金含量较低的材料达到高的强韧要求。由于冷却速率的增加可降低管线钢的合金加入量,因而不仅降低了钢材的成本,还有利于钢材冶金性能和焊接性的提高。

随着海洋管线和大变形管线的发展,对管线钢的壁厚提出了要求。采用高的冷却速率,可使厚钢板温度的离散性小,组织和力学性能均匀。一般认为,大于30℃/s的冷却速率对厚板的均匀性是有利的。

3.1.2双相组织的控轧、控冷技术

大变形管线钢是近年来油气管线钢的一个重要发展方向。大变形管线钢的主要性能特点是在保证高强韧性能的同时具有低的屈强比、高的均匀塑性变形伸长率和高的形变强化指数。大变形管线钢的基本组织特征是双相组织。这种双相组织可通过低C、超低C的多元微合金化设计和特定的控轧、控冷技术获得。大变形管线钢双相组织通常有贝氏体+铁素体(B+F)和贝氏体+马/奥岛(B+M/A)两类。

3.1.3超细晶粒的控轧、控冷技术

为获取超细晶粒,在传统的控轧、控冷技术的基础上,近年来开发出形变诱导铁素体相变(DIFT)技术和驰豫-析出-控制相变(RPC)技术。

3.2控轧控冷在中厚板生产中的应用：

由于人们对控制轧制和控制冷却的机理认识在不断的深化,并且经济的水平也在不断的提高,现代化的生产水平和检验手段越来越高超,使其控制轧制和控制冷却的技术也被要求不断在完善。主要就是被应用于钢材的生产中,特别是在中厚板的生产中是最为普遍的。

目前从理论和实践上, 已总结出两种典型的控制轧制方法。一种是在奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区轧制, 它们分别称为高温区轧制和中温区轧制。这就是所谓的两阶段轧制方法: 第一阶段轧制要在950 ℃ 以上结束, 第二阶段轧制要在Ar点以上结束, 在这两个轧制阶段中要有一次中间冷却。另一种是在奥氏体再结晶区、奥氏体未再结晶区和奥氏体铁素体两相区轧制, 这就是三阶段轧制方法, 其中约奥氏体铁素体两相区轧制, 又称为低温区轧制。在这三个轧制阶段中有两次中间冷却。第一阶段是变形与再结晶同时进行的阶段, 通过反复变形和再结晶, 使奥 …… 此处隐藏：3567字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……